《電子技術(shù)應(yīng)用》
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物聯(lián)網(wǎng)時代傳感器低成本化發(fā)展的思考

2019-10-29
來源:廣州奧松電子有限公司

  物聯(lián)網(wǎng)是全球信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢之一,也是我國“十二五”規(guī)劃的重點發(fā)展方向,。目前,,國家正在大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),2010到2015年為物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)入期,,在主導(dǎo)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物物互聯(lián),;2015年到2020年為成長期,物聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)半智能化,;2020年之后為發(fā)展期,,物聯(lián)網(wǎng)將全面實現(xiàn)智能化。2015年的市場規(guī)模就超過2000億元,,預(yù)計到2025年將達到7 500億元,,年增長率超過30%,市場前景將超過計算機,、互聯(lián)網(wǎng),、移動通訊等市場,。


  物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)包括三個層次:一個是感知網(wǎng)絡(luò),即以二維碼,、RFID,、傳感器為主來實現(xiàn)“物”的識別;二是傳輸網(wǎng)絡(luò),,即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng),、廣電網(wǎng),、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng),,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算;三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),,也就是各種應(yīng)用服務(wù),,包括輸入輸出控制終端以及手機等終端。

  感知層是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ),,包括二維碼標簽和識讀器,、RFID標簽和讀寫器、攝像頭,、GPS,、傳感器和M2M終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等,。要解決的重點問題是感知和識別物體,,采集和捕獲信息,要突破的方向是具備更敏感,、更全面的感知能力,,解決低功耗、小型化和低成本的問題,。

  據(jù)預(yù)測,,未來10年,傳感器需求市場的規(guī)模將超萬億,,年平均增長速度超50%,,70億人人均1000支傳感器。

  傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機械制造,、工業(yè)過程控制,、汽車電子、通信,、消費電子和專用設(shè)備等,。

  在世界范圍內(nèi),傳感器市場增長最快的是汽車市場的需求,,占第二位的是過程控制市場,,前景看好的是通訊市場。 

  汽車控制系統(tǒng)電子化水平的關(guān)鍵在于采用傳感器的數(shù)量和水平。目前,,一輛普通家用轎車上大約會安裝幾十到近百只傳感器,,豪華轎車傳感器數(shù)量可多達200余只,種類達幾十種,。汽車和通信市場所用傳感器約占整個市場的三分之一,。

  我國是全球白家電(包括家用空調(diào)、電冰箱和洗衣機)生產(chǎn)和出口大國,,2009年的總產(chǎn)量達3億多臺,,所用傳感器約占市場的五分之一。

  傳感器在醫(yī)療,、環(huán)保,、氣象等專用電子設(shè)備中的應(yīng)用增長快速,所用傳感器占市場份額的15%左右,。

  傳感器的綜合成本分內(nèi),、外成本,即傳感器廠商的制造成本與直接用戶的使用成本,。 制造成本追求傳感器制造過程及結(jié)果的量產(chǎn)率,、成品率、一致性,,追求最大限度的單位材料,、能源、人力的產(chǎn)出率,;使用成本則是廠商以用戶的成本為中心,,這已經(jīng)不是做單純的傳感器制造商,而是在賣產(chǎn)品的同時,,還要以產(chǎn)品形式向用戶提供傳感器服務(wù)(如選型,、安裝、維護等),。

  傳感器的制造過程是使用,、占用、消耗資源最大的流程,,主要包括敏感芯片/元件加工,、封裝/組裝、檢測/試驗,。

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  奧松電子研發(fā)的各類傳感器芯片

  敏感芯片/元件加工是低成本化最早,、成熟度最高、最有量產(chǎn)規(guī)模效益的環(huán)節(jié),,該環(huán)節(jié)現(xiàn)在越來越多的種類已經(jīng)成功移植半導(dǎo)體IC制造工藝,,從而形成了獨立的微機械加工技術(shù)——MEMS工藝,,這主要體現(xiàn)在:

  (1) 單體微型化:邊長與面積關(guān)系,,材料利用率成幾何增速,;

  (2) 基片大尺度化和單批基片數(shù)量增多,,產(chǎn)出量和材料,、能源、人力利用率成幾何增速,;

 ?。?) 扁平化在非平面結(jié)構(gòu)已有突破,如薄膜線圈,;

 ?。?) 設(shè)備儀器工藝控制能力出眾超群,成品率,、一致性、可靠性,、壽命成數(shù)量級增長,。

  廣州奧松(ASAIR)電子有限公司是目前國內(nèi)首家MEMS傳感器制造廠商(IDM模式),從2003年成立至今,,自主研發(fā)的濕度傳感器銷量已經(jīng)達到3.5億顆,,并將陸續(xù)開發(fā)出VOC氣體傳感器、水蒸氣傳感器,、二氧化碳傳感器,、熱外人感傳感器等多種類型傳感器產(chǎn)品。并與海爾,、惠而浦,、大金、美的等廠商合作,,開拓屬于中國自己的傳感器,,助力中國傳感器行業(yè)的發(fā)展。

  未來,,一旦物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及,,無數(shù)的物品需要加裝更加小巧和智能的傳感器,用于動物,、植物,、機器等物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置數(shù)量將大大超過目前的手機數(shù)量。僅就消費電子傳感器而言,,目前平均市場價格為1美元,,10年后將降到0.5美元,,7萬億支需求將展示超萬億美元的市場機遇。因此,,中國傳感器產(chǎn)業(yè)要為能分切全球市場大“蛋糕”準備好“切刀”,,為站在靠前位置做好準備。


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